CN102470349A - 废气净化用催化剂 - Google Patents

废气净化用催化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN102470349A
CN102470349A CN2010800331127A CN201080033112A CN102470349A CN 102470349 A CN102470349 A CN 102470349A CN 2010800331127 A CN2010800331127 A CN 2010800331127A CN 201080033112 A CN201080033112 A CN 201080033112A CN 102470349 A CN102470349 A CN 102470349A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
quality
cerium
palladium
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800331127A
Other languages
English (en)
Inventor
松枝悟司
平井章雅
泷健一
成田庆一
堀甘酢香
日下正裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cataler Corp
Original Assignee
Cataler Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cataler Corp filed Critical Cataler Corp
Publication of CN102470349A publication Critical patent/CN102470349A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/031Precipitation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0864Oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1021Platinum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1023Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2061Yttrium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2063Lanthanum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2065Cerium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2068Neodymium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • B01D2255/407Zr-Ce mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/908O2-storage component incorporated in the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明提供有利于提高长时间使用后的NOX净化性能的技术。废气净化用催化剂(1)含有由储氧材料构成的粒子(31)、位于粒子(31)之间且由除铈以外的一种以上的稀土元素和/或其化合物构成的粒子(32)和位于粒子(31)之间且由一种以上的贵金属元素构成的粒子(33),通过对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法的线分析而得到的、一种稀土元素的特征X射线强度的图谱和一种贵金属元素的特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数。

Description

废气净化用催化剂
技术领域
本发明涉及废气净化用催化剂。
背景技术
大多数的汽车等机动车辆搭载有三元催化剂作为废气净化用催化剂。三元催化剂含有贵金属作为催化金属。贵金属促进碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化反应及氮氧化物(NOX)的还原反应。
日本特开昭63-116741号、日本特开平01-242149号及日本特开平10-202101号中记载了含有氧化铈与氧化锆的复合氧化物和负载在所述复合氧化物上的贵金属的废气净化用催化剂。对于这些废气净化用催化剂而言,复合氧化物为具有储氧能力的储氧材料。储氧材料能优化上述还原反应和氧化反应。
发明内容
对于上述废气净化用催化剂而言,例如,使储氧材料含有镧时,水蒸气重整反应和水煤气变换反应能够得到促进。由这些反应生成的氢能够被NOX的净化所利用。即,能够使NOX净化性能提高。但是,本发明人认为,就这样的废气净化用催化剂而言,在长时间使用后的NOX净化性能方面仍然有改善的余地。
因此,本发明的目的在于,提供对提高长时间使用后的NOX净化性能有利的技术。
根据本发明的一个方面,提供一种废气净化用催化剂,含有多个由储氧材料构成的第一粒子、多个位于所述多个第一粒子之间且由除铈以外的一种以上的稀土元素和/或其化合物构成的第二粒和多个位于所述多个第一粒子之间且由一种以上的贵金属元素构成的第三粒子,通过对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法(energy dispersiveX-ray spectroscopy)的线分析而得到的、所述除铈以外的一种以上的稀土元素中的一种稀土元素的第一特征X射线强度的图谱和所述一种以上的贵金属元素中的一种贵金属元素的第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM),所述相关系数σ(RE,PM)由下述等式算出:
σ ( RE , PM ) = 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I RE ( n ) - I RE ( Av ) } × { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I RE ( n ) - I RE ( Av ) } ] × 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ]
所述等式中,IRE(Av)和IPM(Av)分别表示对500nm的长度所得到的所述第一和第二特征X射线强度的平均值,IRE(n)和IPM(n)分别表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的所述第一特征X射线强度的平均值和所述第二特征X射线强度的平均值。
附图说明
图1是概略地表示本发明的一个方式的废气净化用催化剂的透视图。
图2是将图1所示的废气净化用催化剂的一部分放大表示的截面图。
图3是将图1所示的废气净化用催化剂的一部分进一步放大表示的图。
图4是将一个变形例的废气净化用催化剂的一部分放大表示的截面图。
图5是表示钯相对于铂的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的例子的图。
图6是表示除铈以外的稀土元素相对于贵金属的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的例子的图。
图7是表示钯相对于铂的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的其他例子的图。
图8是表示酸性氧化物相对于贵金属的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的例子的图。
具体实施方式
下面,参考附图对本发明的方式进行说明。需要说明的是,在所有的附图中,对发挥相同或类似的功能的构成要素赋予相同的参考标记,并且省略重复的说明。
图1是概略地表示本发明的一个方式的废气净化用催化剂的透视图。图2是将图1所示的废气净化用催化剂的一部分放大表示的截面图。图3是将图1所示的废气净化用催化剂的一部分进一步放大表示的截面图。
图1至图3所示的废气净化用催化剂1为整体式催化剂。所述废气净化用催化剂1包括整体式蜂窝基材等基材2。基材2典型地为堇青石等陶瓷制。
基材2的间壁上形成有催化剂层3。催化剂层3含有多个第一粒子31、多个第二粒子32和多个第三粒子33。
第一粒子31在催化剂层3中均匀地分布。粒子31各自由储氧材料构成。储氧材料在氧过量的条件下吸藏氧、并在氧稀薄的条件下释放氧,从而优化HC和CO的氧化反应及NOX的还原反应。
储氧材料为例如氧化铈、氧化铈与其他金属氧化物的复合氧化物、或者它们的混合物。作为复合氧化物,可以使用例如氧化铈与氧化锆的复合氧化物。
粒子31的平均粒径,例如在0.005μm至0.1μm的范围内,典型地在0.01μm至0.03μm的范围内。需要说明的是,所述“平均粒径”是后述的“一次粒子”的平均粒径,是指通过以下的方法而得到的值。
首先,从废气净化用催化剂1中将催化剂层3的一部分除去。接着,使用扫描电子显微镜(SEM),以50000倍至200000倍的范围内的倍率拍摄所述试样的SEM图像。然后,从所述SEM图像中拍摄到的储氧材料中选择能够观察到整体的粒子,并求出所选择的各粒子的面积。分别算出具有与这些面积相等的面积的圆的直径,进而求出这些直径的算术平均值。将所述算术平均值作为平均粒径。
第二粒子32由除铈以外的稀土元素和/或其化合物构成。粒子32可以仅含有一种除铈以外的稀土元素,也可以含有两种以上的除铈以外的稀土元素。或者,粒子32可以仅含有一种除铈化合物以外的稀土元素化合物,也可以含有两种以上的除铈化合物以外的稀土元素化合物。或者,粒子32可以是除铈以外的一种以上的稀土元素和除铈化合物以外的一种以上的稀土元素化合物的混合物。作为除铈以外的稀土元素,可以使用例如镧或钕。
除铈以外的稀土元素和/或其化合物促进水蒸气重整反应和水煤气变换反应。有这些反应生成的氢能够被NOX的净化所利用。需要说明的是,粒子32比粒子31的储氧能力低。典型而言,粒子32不具有储氧能力。
第二粒子32负载在第一粒子31上且位于粒子31之间。典型地,粒子32与粒子31均匀地混合。例如,粒子31和32以几乎不生成仅由它们中的一者构成的聚集体的方式形成均匀的混合物。即,催化剂层3中,例如,几乎不存在仅由储氧材料构成的二次粒子和仅由除铈以外的稀土元素和/或其化合物构成的二次粒子,且由储氧材料构成的一次粒子与由除铈以外的稀土元素和/或其化合物构成的一次粒子形成均匀的混合物。
粒子32含有的稀土元素的质量相对于催化剂层3的质量或粒子31至33的质量之和的比,例如在0.1质量%至12质量%的范围内,典型地在0.1质量%至10质量%的范围内。另外,粒子32含有的稀土元素的质量相对于粒子33的质量的比,例如在0.1至12的范围内,典型地在0.1至10的范围内。将这些质量比设定在上述范围内时,与将这些质量比设定在上述范围之外的情况相比,能够提高长时间使用后的HC和NOX净化性能。
粒子32的平均粒径,例如在0.005μm至0.050μm的范围内,典型地在0.01μm至0.02μm的范围内。需要说明的是,所述“平均粒径”是上述的“一次粒子”的平均粒径,是指通过与对储氧材料的平均粒径说明的方法相同的方法而得到的值。
第三粒子33由贵金属元素构成。粒子33负载在粒子31和32中的至少一者上且位于粒子31之间。典型地,粒子33与粒子31均匀地混合。例如,粒子31和33以几乎不生成仅由它们中的一者构成的聚集体的方式形成均匀的混合物。即,催化剂层3中,例如,几乎不存在仅由储氧材料构成的二次粒子和仅由贵金属构成的二次粒子,且由储氧材料构成的一次粒子与由贵金属构成的一次粒子形成均匀的混合物。
贵金属元素促进HC和CO的氧化反应及NOX的还原反应。另外,储氧材料上所负载的贵金属元素使储氧材料的储氧能力提高。
贵金属元素为例如钯、铂和铑等铂族元素。粒子33可以仅含有一种贵金属元素,也可以含有两种以上的贵金属元素。例如,粒子33可以仅含有钯作为贵金属元素,也可以含有钯与铂的混合物作为贵金属元素。
粒子33由钯与铂的混合物构成时,对于钯与铂的质量比而言,例如设定在2至80的范围内,典型地,设定在10至40的范围内。将钯与铂的质量比设定在上述范围内时,与将所述质量比设定在上述范围之外的情况相比,能够提高长时间使用后的HC和NOX净化性能。
粒子33的平均粒径比粒子31的平均粒径小。粒子33的平均粒径,例如在0.5nm至10nm的范围内,典型地在1nm至5nm的范围内。需要说明的是,所述“平均粒径”是上述的“一次粒子”的平均粒径,是指通过与对储氧材料的平均粒径说明的方法相同的方法得到的值。
粒子32和33与粒子31均匀地混合时,例如,粒子31至33以几乎不生成仅由它们中的一者构成的聚集体的方式形成均匀的混合物。即,催化剂层3中,例如,几乎不存在仅由储氧材料构成的二次粒子、仅由除铈以外的稀土元素和/或其化合物构成的二次粒子和仅由贵金属元素构成的二次粒子,且由储氧材料构成的一次粒子、由除铈以外的稀土元素和/或其化合物构成的一次粒子和由贵金属元素构成的一次粒子形成均匀的混合物。
在所述废气净化用催化剂1的催化剂层3中,粒子31至33各自较均匀地分布。具体而言,对于催化剂层3而言,对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法的线分析时,对除铈以外的一种稀土元素所得到的第一特征X射线强度的图谱与对一种贵金属元素所得到的第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM)。而且,在粒子32含有除铈以外的两种以上的稀土元素或者粒子33含有两种以上的贵金属元素时,典型地,对于粒子32所含的除铈以外的稀土元素与粒子33所含的贵金属元素的所有组合而言,第一和第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM)。在此,相关系数σ(RE,PM)是由下述等式(1)算出的值。
σ ( RE , PM ) = 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I RE ( n ) - I RE ( Av ) } × { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I RE ( n ) - I RE ( Av ) } ] × 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] · · · ( 1 )
所述等式(1)中,IRE(Av)和IPM(Av)分别表示对500nm的长度所得到的第一和第二特征X射线强度的平均值。IRE(n)和IPM(n)分别表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的第一特征X射线强度的平均值和第二特征X射线强度的平均值。
需要说明的是,对于使用X射线能谱法的线分析而言,可以对催化剂层3的表面进行,也可以对催化剂层3的截面进行。后一种情况下,线分析的方向可以是催化剂层3的厚度方向,也可以是相对于厚度方向垂直的方向。
如上所述,在所述催化剂层3中,粒子31至33各自较均匀地分布。因此,在所述催化剂层3中,粒子33中的位于粒子32附近的粒子33的比例高。因此,在NOX的净化中能够有效利用由水蒸气重整反应和水煤气变换反应生成的氢。
另外,在所述催化剂层3中,粒子31在相邻的粒子32之间存在的概率高,粒子31在相邻的粒子33之间存在的概率也高。因此,粒子31和粒子32的结块不容易发生。
因此,所述废气净化用催化剂1能长时间发挥优良的HC和NOX净化性能。
上述废气净化用催化剂1可以有各种变形。
图4是将一个变形例的废气净化用催化剂的一部分放大表示的截面图。
对于图4所示的废气净化用催化剂1而言,除了催化剂层3还含有多个第四粒子34以外,与参照图1至图3说明的废气净化用催化剂1相同。
第四粒子34由酸性氧化物构成。酸性氧化抑制贵金属的由硫引起的中毒。粒子34可以仅含有一种酸性氧化物,也可以含有两种以上的酸性氧化物。作为酸性氧化物,可以使用例如氧化钛、氧化硅或氧化钨。
粒子34负载在第一粒子31上且位于粒子31之间。典型地,粒子34与粒子31均匀地混合。例如,粒子31和34以几乎不生成仅由它们中的一者构成的聚集体的方式形成均匀的混合物。即,催化剂层3中,例如,几乎不存在仅由储氧材料构成的二次粒子和仅由酸性氧化物构成的二次粒子,且由储氧材料构成的一次粒子与由酸性氧化物构成的一次粒子形成均匀的混合物。
粒子34的质量相对于催化剂层3的质量或粒子31至34的质量之和的比,例如在0.1质量%至5质量%的范围内,典型地在0.1质量%至3质量%的范围内。另外,粒子34的质量相对于粒子33的质量的比,例如在0.2至10的范围内,典型地在0.2至6的范围内。将这些质量比设定在上述范围内时,与将这些质量比设定在上述范围之外的情况相比,能够提高长时间使用后的HC和NOX净化性能。
粒子34的平均粒径,例如在0.005μm至0.050μm的范围内,典型地在0.01μm至0.02μm的范围内。需要说明的是,所述“平均粒径”是上述的“一次粒子”的平均粒径,是指通过与对储氧材料的平均粒径说明的方法相同的方法得到的值。
在所述废气净化用催化剂1的催化剂层3中,粒子31至34各自较均匀地分布。
具体而言,对于所述催化剂层3而言,对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法的线分析时,对除铈以外的稀土元素中的一种稀土元素所得到的第一特征X射线强度的图谱与对贵金属元素中的一种贵金属元素所得到的第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM)。而且,在粒子32含有两种以上的除铈以外的稀土元素或者粒子33含有两种以上的贵金属元素时,典型地,对于粒子32所含的除铈以外的稀土元素与粒子33所含的贵金属元素的所有组合而言,第一和第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM)。
另外,对酸性氧化物含有的除氧以外的元素中的一种元素所得到的第三特征X射线强度的图谱与对贵金属元素中的一种贵金属所得到的第二特征X射线强度的图谱具有例如0.68以上的相关系数σ(AO,PM),典型地,具有0.70以上的相关系数σ(AO,PM)。而且,粒子34含有两种以上的酸性氧化物或者粒子33含有两种以上的贵金属元素时,典型地,对于酸性氧化物中含有的氧以外的元素与贵金属元素的所有组合而言,第二和第三特征X射线强度的图谱具有例如0.68以上的相关系数σ(AO,PM),典型地,具有0.70以上的相关系数σ(AO,PM)。
在此,相关系数σ(AO,PM)是由下述等式(2)算出的值。
σ ( AO , PM ) = 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I AO ( n ) - I AO ( Av ) } × { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I AO ( n ) - I AO ( Av ) } ] × 1 25 × Σ n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] · · · ( 2 )
所述等式(2)中,IAO(Av)表示对500nm的长度所得到的第三特征X射线强度的平均值。IAO(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的第三特征X射线强度的平均值。
如上所述,在所述催化剂层3中,粒子31至34各自较均匀地分布。因此,采用该构成时,能够得到与参照图1至图3说明的效果相同的效果。另外,在所述催化剂层3中,粒子34中的位于粒子33附近的粒子34的比例高。因此,能够有效地抑制由硫引起的贵金属的中毒。
因此,所述废气净化用催化剂1能长时间发挥优良的HC和NOX净化性能。
就参照图1至图4进行说明的废气净化用催化剂1而言,催化剂层3具有单层结构。作为替代方式,催化剂层3可以具有多层结构。这种情况下,只要催化剂层3所包含的层的一层以上具有参照图1至图4进行说明的构成,就能够得到上述效果。
另外,虽然参照图1至图4进行说明的废气净化用催化剂1为整体式催化剂,但上述技术也可以应用于颗粒催化剂。
下面,对本发明的例子进行说明。
<催化剂C1的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的300g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的300g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的40g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的50g硝酸镧溶液和以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液。在室温下向该混合液中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C1”。
<催化剂C2的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为340g、并将硝酸镧溶液的量从50g变更为10g以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C2”。
<催化剂C3的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为349g、并将硝酸镧溶液的量从50g变更为1g以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C3”。
<催化剂C4的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为250g、并将硝酸镧溶液的量从50g变更为100g以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C4”。
<催化剂C5的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为230g、并将硝酸镧溶液的量从50g变更为120g以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C5”。
<催化剂C6的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为350g、并且不使用硝酸镧溶液以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C6”。
<催化剂C7的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的300g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的300g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的40g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的50g硝酸镧溶液。在室温下向该混合液中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在400mL离子交换水中分散,并向该分散液中添加以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液。由此,使钯吸附在分散液中的粉末上。对该分散液进行抽滤,将滤液供于电感耦合高频等离子体(ICP)光谱分析。结果可知:分散液中的钯几乎全部存在于滤饼中。
接着,使滤饼在110℃下干燥12小时。然后将其在大气中、500℃下煅烧1小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C7”。
<催化剂C8的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的300g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的300g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的40g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液。在室温下向该混合液中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在100mL离子交换水中分散,并向该分散液中添加以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的50g硝酸镧溶液。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C8”。
<催化剂C9的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的300g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的300g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的40g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在400mL离子交换水中分散,并向该分散液中添加以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的50g硝酸镧溶液和以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C9”。
<催化剂C10的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的300g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的300g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的40g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,向其中添加以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的50g硝酸镧溶液。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
然后,向含有该共沉淀物的混合液中添加以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C10”。
<催化剂C11的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的300g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的300g硝酸铈溶液、以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的40g硝酸钇溶液、以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的50g硝酸镧溶液、和以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C11”。
<催化剂C12的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为490g、将硝酸铈溶液的量从300g变更为225g、并且不使用硝酸钇溶液以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C12”。
<催化剂C13的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的19.8g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.20g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C13”。
<催化剂C14的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的19.8g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.25g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C14”。
<催化剂C15的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的19.5g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.49g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C15”。
<催化剂C16的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的19.0g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.95g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C16”。
<催化剂C17的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的18.2g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的1.8g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C17”。
<催化剂C18的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的13.3g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的6.7g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C18”。
<催化剂C19的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的10g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C19”。
<催化剂C20的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铂的20g二硝基二氨铂硝酸溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C20”。
<催化剂C21的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铑的20g硝酸铑溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C12说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C21”。
<催化剂C22的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从300g变更为490g、将硝酸铈溶液的量从300g变更为225g、并且不使用硝酸钇溶液以外,通过与对催化剂C10说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C22”。
<催化剂C23的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的19.5g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.49g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C10说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C23”。
<催化剂C24的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铂的20g二硝基二氨铂硝酸溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C10说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C24”。
<催化剂C25的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铑的20g硝酸铑溶液来代替以5质量%的浓度含有钯的20g硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C10说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C25”。
<催化剂C57的制造>
除了使用以氧化钕(Nd2O3)换算浓度计含有10质量%的钕的50g硝酸钕溶液来代替硝酸镧溶液以外,通过与对催化剂C1说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C57”。
<催化剂C58的制造>
除了使用以氧化钕(Nd2O3)换算浓度计含有10质量%的钕的50g硝酸钕溶液来代替硝酸镧溶液以外,通过与对催化剂C7说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C58”。
<分散性评价1>
对于各催化剂C1至C25、C57和C58,对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法的线分析,具体而言,进行使用FE-SEM-EDX(场发射扫描电子显微镜-X射线能谱仪,field emission-scanning electronmicroscope-energy dispersive X-ray analysis)的线分析。上述线分析使用日立ハイテクノロジ一ズ公司制造的超高分辨率场发射扫描电子显微镜S-4800。
然后,通过下述等式(3)算出对铈所得到的特征X射线强度的图谱与对各贵金属元素所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(Ce,PM)。
对于催化剂C1至C25,通过下述等式(4)算出对铈所得到的特征X射线强度的图谱与对镧所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(Ce,La)。进而,通过下述等式(5)算出对镧所得到的特征X射线强度的图谱与对各贵金属元素所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(La,PM)。
另外,对于催化剂C57和C58,通过下述等式(6)算出对铈所得到的特征X射线强度的图谱与对钕所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(Ce,Nd)。进而,通过下述等式(7)算出对钕所得到的特征X射线强度的图谱与对各贵金属元素所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(Nd,PM)。
&sigma; ( Ce , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 3 )
&sigma; ( Ce , La ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } &times; { I La ( n ) - I La ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I La ( n ) - I La ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 4 )
&sigma; ( La , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I La ( n ) - I La ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I La ( n ) - I La ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 5 )
&sigma; ( Ce , Nd ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } &times; { I Nd ( n ) - I Nd ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Nd ( n ) - I Nd ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 6 )
&sigma; ( Nd , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Nd ( n ) - I Nd ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Nd ( n ) - I Nd ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 7 )
需要说明的是,等式(3)、(4)和(6)中,ICe(Av)表示对500nm的长度所得到的铈的特征X射线强度的平均值,ICe(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的铈的特征X射线强度的平均值。等式(3)、(5)和(7)中,IPM(Av)表示对500nm的长度所得到的钯、铂或铑的特征X射线强度的平均值,IPM(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的钯、铂或铑的特征X射线强度的平均值。等式(4)和(5)中,ILa(Av)表示对500nm的长度所得到的镧的特征X射线强度的平均值,ILa(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的镧的特征X射线强度的平均值。等式(6)和(7)中,INd(Av)表示对500nm的长度所得到的钕的特征X射线强度的平均值,INd(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的钕的特征X射线强度的平均值。
将这些相关系数与各催化剂的组成一起归纳于以下的表1至表3中。
<耐久性评价1>
通过以下的方法对催化剂C1至C25、C57和C58的性能进行调查。
首先,将各催化剂C1至C25、C57和C58设置在流通式耐久试验装置内,使以氮气为主要成分的气体在催化床上以500mL/分钟的流量流动20小时。这期间催化床温度维持在850℃。另外,作为在催化床上流动的气体,使用贫气和富气,这些气体每5分钟切换一次。需要说明的是,贫气是在氮气中添加1%的氧气而成的混合气体,富气是在氮气中添加2%的一氧化碳而成的混合气体。
然后,将各催化剂C1至C25、C57和C58配置在常压固定床流动反应装置内。接着,一边使模拟气体在催化床上流动,一边使催化床温度以12℃/分钟的速度从100℃升温至500℃,并连续地测定这期间的废气净化率。需要说明的是,作为模拟气体,使用相当于空燃比(A/F)为15的贫气气氛的气体。将其结果归纳于以下的表1至表3中。
另外,对于上述耐久试验后的各催化剂C1至C25、C57和C58,由X射线衍射峰算出贵金属粒子的平均粒径。将其结果归纳于以下的表1至表3中。
Figure BDA0000132784150000241
Figure BDA0000132784150000251
Figure BDA0000132784150000261
在表1至表3中,记为“组成”的栏中所记载的“CZY”和“ZC”分别表示含有铈、锆和钇的复合氧化物、和含有锆和铈的复合氧化物。另外,“PM浓度”表示贵金属浓度,“La/PM”表示镧相对于贵金属的质量比,“Nd/PM”表示钕相对于贵金属的质量比。在记为“50%净化温度”的列中,记载了能够将模拟气体中所含的各成分的50%以上净化的催化床的最低温度。在记为“HC”以及“NOX”的列中,分别记载了关于碳氢化合物以及氮氧化物的数据。并且,记为“贵金属的平均粒径”的列中的“ND”表示未检测到衍射峰。
如表1所示,催化剂C1虽然与催化剂C6至C11具有相同的组成,但与催化剂C6至C11相比具有同等以上的相关系数σ(Ce,PM)和σ(Ce,La),并且与催化剂C6至C11相比具有更大的相关系数σ(La,PM)。而且,与催化剂C6至C11相比,催化剂C1的长期使用后的HC和NOX净化性能更优良,并且长期使用后的贵金属的平均粒径更小。由以上可知,相关系数σ(Ce,PM)、σ(Ce,La)以及σ(La,PM)、特别是相关系数σ(La,PM)对催化剂的耐久性有影响。
图5是表示钯相对于铂的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的例子的图。图6是表示除铈以外的稀土元素相对于贵金属的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的例子的图。
图5和图6所示的图是利用表1至表3所示数据的一部分制成的。图5所示的图中,横轴表示钯相对于铂的质量比,纵轴表示NOX的50%净化温度。另外,图6所示的图中,横轴表示镧相对于贵金属的质量比,纵轴表示NOX的50%净化温度。
如图5所示,钯相对于铂的质量比在2至80的范围内时,能够实现348℃以下的50%净化温度。并且,该质量比在10至40的范围内时,能够实现335℃至336℃的50%净化温度。
如图6所示,镧相对于贵金属的质量比在0.1至12的范围内时,能够实现324℃以下的50%净化率。并且,在该质量比在0.1至10的范围内时,能够实现306℃以下的50%净化率。
<催化剂C26的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的699g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中同时添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的2g醇溶液和以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C26”。
<催化剂C27的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从699g变更为695g、并将醇溶液的量从2g变更为10g以外,通过与对催化剂C26说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C27”。
<催化剂C28的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从699g变更为690g、并将醇溶液的量从2g变更为20g以外,通过与对催化剂C26说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C28”。
<催化剂C29的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从699g变更为670g、并将醇溶液的量从2g变更为60g以外,通过与对催化剂C26说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C29”。
<催化剂C30的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从699g变更为650g、并将醇溶液的量从2g变更为100g以外,通过与对催化剂C26说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C30”。
<催化剂C31的制造>
除了将硝酸氧锆溶液的量从699g变更为700g、并且不使用醇溶液以外,通过与对催化剂C26说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C31”。
<催化剂C32的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的690g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
然后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C32”。
<催化剂C33的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的690g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。在室温下向该混合液中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在500mL离子交换水中分散,一边充分地搅拌该分散液,一边向其中添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液。由此,使前面的分散液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C33”。
<催化剂C34的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的690g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在500mL离子交换水中分散,并向该分散液中添加以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使钯吸附在分散液中的粉末上。对该分散液进行抽滤,并将滤液供于ICP光谱分析。结果可知:分散液中的钯几乎全部存在于滤饼中。
接着,将滤饼在110℃下干燥12小时。然后将其在大气中、500℃下煅烧1小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C34”。
<催化剂C35的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的690g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在500mL离子交换水中分散,一边充分地搅拌该分散液,一边向其中同时添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液和以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使前面的分散液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C35”。
<催化剂C36的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的690g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液和以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中同时添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液和浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,使其发生共沉淀。氢氧化钾水溶液的添加量以使生成共沉淀物后的混合液的pH值达到11至12的方式进行调节。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C36”。
<催化剂C37的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的660g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中同时添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液、以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液、和以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的30g硝酸镧溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C37”。
<催化剂C38的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的660g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的100g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的95g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中同时添加以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液和以氧化镧(La2O3)换算浓度计含有10质量%的镧的30g硝酸镧溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,使该粉末在500mL离子交换水中分散,一边充分地搅拌该分散液,一边向其中添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的20g醇溶液。由此,使前面的分散液中发生共沉淀。
将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C38”。
<催化剂C39的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的840g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的50g硝酸铈溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的50g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中同时添加含有正丙醇及以氧化硅(SiO2)换算浓度计为5质量%的四甲氧基硅烷的10g醇溶液和以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C39”。
<催化剂C40的制造>
除了以向混合液中依次添加醇溶液以及硝酸钯溶液来代替同时添加醇溶液和硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C39说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C40”。
<催化剂C41的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的525g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的200g硝酸铈溶液、以氧化钕(Nd2O3)换算浓度计含有10质量%的钕的30g硝酸钕溶液、和以氧化钇(Y2O3)换算浓度计含有10质量%的钇的30g硝酸钇溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中同时添加以氧化钨(WO3)换算浓度计含有5质量%的钨的20g钨酸铵溶液和以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C41”。
<催化剂C42的制造>
除了以向混合液中依次添加钨酸铵溶液及硝酸钯溶液来代替同时添加钨酸铵溶液和硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C41说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C42”。
<催化剂C43的制造>
通过以下的方法制造废气净化用催化剂。
将以氧化锆(ZrO2)换算浓度计含有10质量%的锆的640g硝酸氧锆溶液、以氧化铈(CeO2)换算浓度计含有20质量%的铈的150g硝酸铈溶液、和以氧化钕(Nd2O3)换算浓度计含有10质量%的钕的50g硝酸钕溶液添加到1300mL离子交换水中。一边充分地搅拌该混合液,一边在室温下向其中添加浓度为20质量%的氢氧化钾水溶液,直到pH值达到12为止,使其发生共沉淀。
将含有该共沉淀物的混合液在70℃下搅拌60分钟后,一边充分地搅拌该混合液,一边向其中同时添加含有正丙醇及以氧化钛(TiO2)换算浓度计为5质量%的异丙氧基钛的10g醇溶液和以5质量%的浓度含有钯的10g硝酸钯溶液。由此,使前面的混合液中发生共沉淀。
接着,将所得到的共沉淀物通过过滤从溶液中分离,并用纯水对其进行清洗。使该共沉淀物在110℃下干燥后,在大气中、700℃下煅烧5小时,得到粉末状的煅烧品。
然后,将煅烧品压缩成形,并将该成形品粉碎成粒径为0.5mm至1.0mm的颗粒。如上操作,得到颗粒催化剂作为废气净化用催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C43”。
<催化剂C44的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的9.90g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.10g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C44”。
<催化剂C45的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的9.88g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.12g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C45”。
<催化剂C46的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的9.76g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.24g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C46”。
<催化剂C47的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的9.52g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.48g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C47”。
<催化剂C48的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的9.09g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.91g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C48”。
<催化剂C49的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的6.67g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的3.33g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C49”。
<催化剂C50的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的5.00g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的5.00g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C50”。
<催化剂C51的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铂的10g二硝基二氨铂硝酸溶液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C51”。
<催化剂C52的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铑的10g硝酸铑溶液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C52”。
<催化剂C53的制造>
除了以向混合液中依次添加醇溶液及硝酸钯溶液来代替同时添加醇溶液和硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C43说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C53”。
<催化剂C54的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有钯的9.76g硝酸钯溶液与以5质量%的浓度含有铂的0.24g二硝基二氨铂硝酸溶液的混合液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C53说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C54”。
<催化剂C55的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铂的10g二硝基二氨铂硝酸溶液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C53说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C55”。
<催化剂C56的制造>
除了使用以5质量%的浓度含有铑的10g硝酸铑溶液来代替硝酸钯溶液以外,通过与对催化剂C53说明的方法相同的方法制造颗粒催化剂。以下,将该颗粒催化剂称为“催化剂C56”。
<分散性评价2>
对于各催化剂C26至C56,进行与分散性评价1中相同的线分析。
然后,通过下述等式(6)算出对铈所得到的特征X射线强度的图谱与对各贵金属元素所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(Ce,PM)。另外,通过下述等式(9)算出对铈所得到的特征X射线强度的图谱与对钛、硅或钨所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(Ce,AO)。进而,通过下述等式(10)算出对钛、硅或钨所得到的特征X射线强度的图谱与对各贵金属元素所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(AO,PM)。
然后,对于催化剂C37和C38,通过下述等式(11)进一步算出对镧所得到的特征X射线强度的图谱与对各贵金属元素所得到的特征X射线强度的图谱的相关系数σ(La,PM)。
&sigma; ( Ce , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 8 )
&sigma; ( Ce , AO ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } &times; { I AO ( n ) - I AO ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I Ce ( n ) - I Ce ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I AO ( n ) - I AO ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 9 )
&sigma; ( AO , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I AO ( n ) - I AO ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I AO ( n ) - I AO ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 10 )
&sigma; ( La , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I La ( n ) - I La ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I La ( n ) - I La ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 11 )
需要说明的是,等式(8)和(9)中,ICe(Av)表示对500nm的长度所得到的铈的特征X射线强度的平均值,ICe(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的铈的特征X射线强度的平均值。等式(8)、(10)和(11)中,IPM(Av)表示对500nm的长度所得到的钯、铂或铑的特征X射线强度的平均值,IPM(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的钯、铂或铑的特征X射线强度的平均值。等式(9)和(10)中,IAO(Av)表示对500nm的长度所得到的钛、硅或钨的特征X射线强度的平均值,IAO(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的钛、硅或钨的特征X射线强度的平均值。等式(11)中,ILa(Av)表示对500nm的长度所得到的镧的特征X射线强度的平均值,ILa(n)表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的镧的特征X射线强度的平均值。
将这些相关系数与各催化剂的组成一起归纳于以下的表4至表7中
<耐久性评价2>
通过以下的方法对催化剂C26至C56的性能进行调查。
首先,将各催化剂C26至C56设置在流通式耐久试验装置内,使以氮气为主要成分的气体在催化床上以500mL/分钟的流量流动20小时。这期间催化床温度维持在900℃。另外,作为在催化床上流动的气体,使用贫气和富气,这些气体每5分钟切换一次。需要说明的是,贫气是在氮气中添加0.03%的二氧化硫和3%的氧气而成的混合气体,富气是在氮气中添加0.03%的二氧化硫和6%的一氧化碳而成的混合气体。
然后,将各催化剂C26至C56配置在常压固定床流动反应装置内。接着,一边使模拟气体在催化床上流动,一边使催化床温度以12℃/分钟的速度从100℃升温至500℃,并连续地测定这期间的废气净化率。需要说明的是,作为模拟气体,使用相当于空燃比(A/F)为15的贫气气氛的气体。将其结果归纳于以下的表4至表7中。
另外,对于上述耐久试验后的各催化剂C26至C56,由X射线衍射峰算出贵金属粒子的平均粒径。将其结果归纳于以下的表4至表7中。
Figure BDA0000132784150000441
Figure BDA0000132784150000451
Figure BDA0000132784150000461
Figure BDA0000132784150000471
在表4至表7中,标记为“组成”的栏中所记载的“CZY”、“CZN”和“CZNY”分别表示含有铈、锆和钇的复合氧化物、含有铈、锆和钕的复合氧化物、和含有铈、锆、钕和钇的复合氧化物。另外,“PM浓度”表示贵金属浓度,“AO浓度”表示酸性氧化物浓度,“AO/PM”表示酸性氧化物相对于贵金属的质量比。在标记为“50%净化温度”的列中,记载了能够将模拟气体中所含的各成分的50%以上净化的催化床的最低温度。在标记为“HC”及“NOX”的列中,分别记载了关于碳氢化合物及氮氧化物的数据。并且,标记为“贵金属的平均粒径”的列中的“ND”表示未检测到衍射峰。
如表4所示,催化剂C28具有与催化剂C32至C36相同的组成,但是,却具有与催化剂C32至C36同等以上的相关系数σ(Ce,PM)和σ(Ce,AO),并且与催化剂C32至C36相比具有更大的相关系数σ(AO,PM)。而且,对于催化剂C28而言,与催化剂C32至C36相比,长期使用后的HC和NOX净化性能更优良,并且长期使用后的贵金属的平均粒径更小。根据以上可知,相关系数σ(Ce,PM)、σ(Ce,AO)和σ(AO,PM)、特别是相关系数σ(AO,PM)给催化剂的耐久性带来影响。
图7是表示钯相对于铂的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的其他例子的图。图8是表示酸性氧化物相对于贵金属的质量比给耐久试验后的NOX净化性能带来的影响的例子的图。
图7和图8所示的图是利用表4至表7所示数据的一部分制成的。图7所示的图中,横轴表示钯相对于铂的质量比,纵轴表示NOX的50%净化温度。另外,图8所示的图中,横轴表示酸性氧化物相对于贵金属的质量比,纵轴表示NOX的50%净化温度。
如图7所示,钯相对于铂的质量比在2至80的范围内时,能够实现342℃以下的50%净化温度。并且,该质量比在10至40的范围内时,能够实现330℃至331℃的50%净化温度。
另外,如图8所示,酸性氧化物相对于贵金属的质量比在0.2至10的范围内时,能够实现372℃以下的50%净化率。并且,该质量比在0.2至6的范围内时,能够实现356℃以下的50%净化率。
对于本领域技术人员而言,进一步的改进和变形是容易的。因此,在更宽的方面来看,本发明不应限定于此处所述的特定记载和代表性的方式。因此,可以在不脱离由所附权利要求书及其等价物所规定的本发明的总的发明构思的精神或范围的条件下进行各种变形。

Claims (8)

1.一种废气净化用催化剂,含有多个由储氧材料构成的第一粒子、多个位于所述多个第一粒子之间且由除铈以外的一种以上的稀土元素和/或其化合物构成的第二粒子和多个位于所述多个第一粒子之间且由一种以上的贵金属元素构成的第三粒子,
通过对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法的线分析而得到的、所述除铈以外的一种以上的稀土元素中的一种稀土元素的第一特征X射线强度的图谱和所述一种以上的贵金属元素中的一种贵金属元素的第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM),
所述相关系数σ(RE,PM)由下述等式算出:
&sigma; ( RE , PM ) = 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I RE ( n ) - I RE ( Av ) } &times; { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ] 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I RE ( n ) - I RE ( Av ) } ] &times; 1 25 &times; &Sigma; n = 1 25 [ { I PM ( n ) - I PM ( Av ) } ]
所述等式中,IRE(Av)和IPM(Av)分别表示对500nm的长度所得到的所述第一和第二特征X射线强度的平均值,IRE(n)和IPM(n)分别表示对排列成一列且各具有20nm的长度的25个直线区间中第n个直线区间所得到的所述第一特征X射线强度的平均值和所述第二特征X射线强度的平均值。
2.如权利要求1所述的废气净化用催化剂,其中,所述除铈以外的一种以上的稀土元素为镧和钕中的至少一种。
3.如权利要求2所述的废气净化用催化剂,其中,所述储氧材料包含铈,所述除铈以外的一种以上的稀土元素包含镧,所述一种以上的贵金属元素包含钯,所述第一和第二特征X射线强度分别为镧和钯的特征X射线强度。
4.如权利要求3所述的废气净化用催化剂,其中,所述一种以上的贵金属元素为钯和铂。
5.如权利要求4所述的废气净化用催化剂,其中,钯与铂的质量比在2至80的范围内。
6.如权利要求1~4中任一项所述的废气净化用催化剂,其中,所述除铈以外的一种以上的稀土元素为两种以上的稀土元素或所述一种以上的贵金属元素为两种以上的贵金属元素,或者,所述除铈以外的一种以上的稀土元素为两种以上的稀土元素且所述一种以上的贵金属元素为两种以上的贵金属元素,通过对500nm的长度范围进行使用X射线能谱法的线分析而得到的、所述除铈以外的一种以上的稀土元素的各稀土元素的第一特征X射线强度的图谱和所述一种以上的贵金属元素的各贵金属元素的第二特征X射线强度的图谱具有0.68以上的相关系数σ(RE,PM)。
7.如权利要求1~6中任一项所述的废气净化用催化剂,其中,所述除铈以外的一种以上的稀土元素的质量相对于所述多个第一至第三粒子的质量之和的比在0.1质量%至10质量%的范围内。
8.如权利要求1~7中任一项所述的废气净化用催化剂,其中,所述除铈以外的一种以上的稀土元素相对于所述一种以上的贵金属元素的质量比在0.1至10的范围内。
CN2010800331127A 2009-07-24 2010-07-22 废气净化用催化剂 Pending CN102470349A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-173114 2009-07-24
JP2009173114 2009-07-24
PCT/JP2010/062375 WO2011010700A1 (ja) 2009-07-24 2010-07-22 排ガス浄化用触媒

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102470349A true CN102470349A (zh) 2012-05-23

Family

ID=43499172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800331127A Pending CN102470349A (zh) 2009-07-24 2010-07-22 废气净化用催化剂

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9295945B2 (zh)
EP (1) EP2457653A4 (zh)
JP (1) JP5538392B2 (zh)
CN (1) CN102470349A (zh)
WO (1) WO2011010700A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108883397A (zh) * 2016-03-25 2018-11-23 株式会社科特拉 排气净化用催化剂及其制造方法以及使用了该排气净化用催化剂的排气净化装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5582490B2 (ja) * 2009-11-09 2014-09-03 三井金属鉱業株式会社 排ガス処理用触媒およびその製造方法
JP5992192B2 (ja) * 2012-03-30 2016-09-14 三井金属鉱業株式会社 パラジウム触媒
JP6742751B2 (ja) * 2016-02-19 2020-08-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒材料及び排ガス浄化用触媒

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101365527A (zh) * 2005-11-10 2009-02-11 巴斯福催化剂公司 具有超薄催化氧化涂层的柴油机微粒过滤器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0675675B2 (ja) 1986-11-04 1994-09-28 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
JPH0653229B2 (ja) 1988-03-24 1994-07-20 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
JP3273820B2 (ja) * 1993-02-26 2002-04-15 株式会社三徳 酸素吸収・放出能を有するセリウム含有複合酸化物及びその製造法
US5898014A (en) * 1996-09-27 1999-04-27 Engelhard Corporation Catalyst composition containing oxygen storage components
JP3330296B2 (ja) 1997-01-27 2002-09-30 株式会社豊田中央研究所 複合酸化物担持触媒担体
DE19908394A1 (de) * 1999-02-26 2000-08-31 Degussa Katalysatormaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
JP3812565B2 (ja) * 2002-11-14 2006-08-23 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒材料、及びその製造方法
JP4450763B2 (ja) * 2005-03-10 2010-04-14 第一稀元素化学工業株式会社 排ガス浄化触媒用貴金属含有複合金属酸化物及びその製造方法
JP4778724B2 (ja) * 2005-05-02 2011-09-21 株式会社キャタラー 硫化水素発生抑制触媒
JP4569436B2 (ja) * 2005-09-30 2010-10-27 マツダ株式会社 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化用触媒材の製造方法
JP5216189B2 (ja) * 2005-12-22 2013-06-19 株式会社キャタラー 排ガス浄化用触媒
EP2022562B1 (en) * 2006-04-03 2021-06-09 Nissan Motor Company Limited Exhaust gas purifying catalyst
US7816300B2 (en) * 2006-06-14 2010-10-19 Cataler Corporation Catalyst for purifying exhaust gas
JP2009078203A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Mazda Motor Corp 排ガス浄化用触媒材、同触媒材の製造方法、及び同触媒材を用いた触媒
JP5023969B2 (ja) * 2007-10-30 2012-09-12 マツダ株式会社 排ガス成分浄化用触媒材及び同触媒材付パティキュレートフィルタ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101365527A (zh) * 2005-11-10 2009-02-11 巴斯福催化剂公司 具有超薄催化氧化涂层的柴油机微粒过滤器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108883397A (zh) * 2016-03-25 2018-11-23 株式会社科特拉 排气净化用催化剂及其制造方法以及使用了该排气净化用催化剂的排气净化装置
CN108883397B (zh) * 2016-03-25 2021-08-31 株式会社科特拉 排气净化用催化剂及其制造方法以及使用了该排气净化用催化剂的排气净化装置
US11179701B2 (en) 2016-03-25 2021-11-23 Cataler Corporation Exhaust gas purifying catalyst and production method therefor, and exhaust gas purification device using same

Also Published As

Publication number Publication date
US20120122672A1 (en) 2012-05-17
WO2011010700A1 (ja) 2011-01-27
EP2457653A1 (en) 2012-05-30
JPWO2011010700A1 (ja) 2013-01-07
EP2457653A4 (en) 2014-03-19
US9295945B2 (en) 2016-03-29
JP5538392B2 (ja) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102802784B (zh) 废气净化用催化剂、粉末材料及废气净化用催化剂的制造方法
EP2308595B1 (en) Exhaust gas purifying catalyst
CN103097682B (zh) 用于从柴油机的废气中去除氮氧化物的催化剂
US9138724B2 (en) Oxidation catalyst for a combustion engine
CN102600721B (zh) 钙钛矿基催化剂、催化剂组合以及制备和使用它们的方法
CN102470363B (zh) 废气净化用催化剂
CN102481548B (zh) 废气净化用催化剂
US9597663B2 (en) Exhaust cleaning catalyst
CN104624184B (zh) 用于一氧化氮氧化的莫来石型复合氧化物催化剂
CN102448608A (zh) 废气净化用催化剂及其制造方法
CN103402630A (zh) 废气净化催化剂、废气净化整体式催化剂以及废气净化催化剂的制造方法
CN102395428A (zh) 废气净化用催化剂及其制造方法
CN110382830A (zh) 催化活性微粒过滤器
CN100548475C (zh) 催化剂载体和使用该载体的催化剂
CN102470349A (zh) 废气净化用催化剂
US3953363A (en) Catalyst for purifying exhaust gases
CN106232228A (zh) 废气净化用催化剂组合物以及废气净化催化剂
JP4165419B2 (ja) 金属酸化物粒子及び排ガス浄化触媒の製造方法
CN105833867A (zh) 一种应用于NO+CO反应的Au-Ce/AlTiOx的制备方法及其应用
EP4098360A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP2005342554A (ja) 触媒担体粒子及びその製造方法、並びに排ガス浄化触媒
EP4169614A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP7304241B2 (ja) NOx浄化触媒及び排気ガス浄化触媒
JP2017127826A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2015231598A (ja) 排ガス浄化用触媒

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120523

RJ01 Rejection of invention patent application after publication